04/04/2010 | חומרים מרוכבים סקירת הרצאתו של ברק פינארו, נציג חברת מאיקו הנדסה

חומרים מרוכבים הינם חומרים המשלבים לפחות שני אלמנטים הפועלים במשותף. בד"כ, כאשר מדובר בחומר מרוכב הכוונה היא לשילוב בין סיבים משריינים ומטריצה משרפים תרמוסטיים. הסיבים, מעניקים עמידות במתיחה, כפיפה ופיתול ואילו המטריצה מעניקה את כוחות הגזירה ותכונות נוספות. היתרון הגלום בחומרים אלו הוא יחס גבוה של חוזק למשקל, שיפור עמידות בפני חומרים כימיים, עמידות גבוהה בפני טמפרטורה ועוד. בנוסף, לחומרים אלו מקדם התפשטות תרמי נמוך. חומרי הגלם כוללים בדים, סיבים, שרפים, פרפרגים, חומרי ליבה ועוד עליהם נפרט במהלך הכתבה.

הסיבים והבדים המשמשים לעולם המרוכבים כוללים פחמן, זכוכית, קבלר, סיליקה, קוורץ בזלת ועוד. סיבים אלו נארגים בצורות שונות דוגמת PW, twill 2/2, basket, 4HS, בכדי לאפשר פורמביליות גבוהה ונוחות עבודה.

"Carbon Look"
בד פחמן I מק"ט בספריית החומרים T9-00007

בדים היברידיים הינם בדים הארוגים משניים או שלושה סיבים שונים דוגמת פחמן וזכוכית, בזלת ופחמן ועוד. אלו, פותחו למטרות הנדסיות אך המראה האסתטי שלהם בולט מאוד. למשל, בד היברידי המשלב סיבי בזלת ופוליפרופילן- הבזלת מיועד לשריון ואילו הפוליפרופילו משמש כחומר תרמופלסטי. בכבישה חמה, הפוליפרופילן מתפשט בין הסיבים ומתקבל מוצר עשוי פוליפרופילן משוריין בזלת. Texzlium הינו בד עשוי סיבי זכוכית מצופה באבקת אלומיניום למראה כסוף ומבריק, במקרה זה מטרת הפיתוח היא לאסתטיקה בלבד.

השרפים כוללים סוגים שונים ביניהם האפוקסי, פוליאסטר, פנול, ויניל-אסטר ועוד. 
בדי ה-  (Prepreg (Pre Impregnated הינם בדים מוספגים שרף המיועדים להקלה על תהליך הייצור. לאחר תהליך הייצור של הבד, מקפיאים אותו בטמפרטורה של 18 מעלות צלסיוס וכך תהליך ההקשיה מושהה.
יתרונותיו של החומר כוללים נוחות וניקיון בעבודה. תהליך זה מתאים לעבודה בחדרים נקיים, ליישומי תעופה גדולי ממדים ועוד.

חומרי ליבה הינם משטחים המכילים במרכזם מבנה כוורתי (דוגמת אלומיניום, נומקס, פיברגלס) או לחילופין חומרים קלים ועמידים (דוגמת קצפים, בלסה, שעם). מטרת חומרי הליבה היא ליצור קלות משקל, חיסכון בחומר ובעלויות הובלה ועוד. משטחים אלו מאופיינים בחוזק שהוא כמעט זהה לחוזק של לוח מחומר מלא אך בעלי משקל נמוך, ולרוב, גם עלותם נמוכה יותר.

שיטות ייצור האופייניות לחומרים המרוכבים:
תבניות המיועדות למערכת וואקום - זוהי האפשרות החסכונית ביותר מאחר וניתן לשנות את מידת החלק.

אוטוקלאב של חברת Raytheon אשר נבנה במיוחד בעבור ייצור חומרי ליבה לתעשיית החלל

הזרקה (Resin Infusion)- תהליך המונע מגע ידי אדם עם השרף. תהליך ה-(RTM (Resin Transfer Moldingהינו שדרוג של תהליך ההזרקה מאחר והוא מאפשר גם את אפקט הוואקום וגם דחיפה של השרף בלחץ גבוה.

ליפוף (Filament Winding) הינה שיטת ייצור ותיקה, המשמשת בעיקר לייצור מיכלים, גלילים, ועוד. תהליך הייצור כולל את הספגת הסיב בשרף וליפופו על גבי הצינור.

יישומים של החומרים המרוכבים בתעשייה מתרחבים לתעשיות רבות. בעבר, מרבית השימוש היה בתעשיית התעופה והחלל לייצור מזל"טים, מטוסים כמו Boing ו- Airbus, לווינים, מטוסי קרב, טילים ועוד. משם התרחב לתעשיות נוספות דוגמת תעשיית הרכב למשל ברכבי פורמולה 1 , חלקי רכב ועוד. כמו כן, קיימים יישומים בליסטיים רבים בתעשיות הביטחון. כיום ניתן לראות חומרים מרוכבים ברפואה דוגמת פרוטזות, אולטרה-סאונד, מכונות סי-טי ועוד. שימוש בחדרים נקיים, ריהוט, מוטות כנף לאנרגיית רוח ועוד. בנוסף, בעולם הספורט ישנו שימוש רב בחומרים מרוכבים דוגמת מקלות סקי, מקלות הליכה לטיולים והרשימה עוד ארוכה...